JP2004312042A - Manufacturing method for flexible printed circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電子機器等の電気的接続に用いるフレキシブルプリント配線板のベース基板であるフレキシブルプリント基板の製造方法に関し、詳しくは導体上にポリイミド樹脂層からなる絶縁体が形成されたフレキシブルプリント基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a flexible printed circuit board, which is a base substrate of a flexible printed circuit board used for electrical connection of electronic devices and the like, and more particularly, to a flexible printed circuit board in which an insulator made of a polyimide resin layer is formed on a conductor. A method for producing the same.
携帯型記録再生装置等のいわゆるポータブル電気製品では、小型化や低価格化を図るために、電気回路部間を比較的安価で省スペース化が可能なフレキシブルプリント配線板を利用して接続されたものが多い。従来のフレキシブルプリント配線板は、例えば、ベース基板であるフレキシブルプリント基板の導体にエッチングが施されて回路が形成されてなる。 In a so-called portable electric product such as a portable recording / reproducing device, in order to reduce the size and the cost, the electric circuit units are connected using a flexible printed wiring board which is relatively inexpensive and can save space. There are many things. In a conventional flexible printed wiring board, for example, a circuit is formed by etching a conductor of a flexible printed board as a base substrate.
このフレキシブルプリント基板としては、柔軟性や耐熱性の点からポリイミドフィルムが多用されている。具体的には、図8に示すように、銅箔51上にポリアミック酸からなるポリイミド前駆体用ワニスを直接塗布し、このポリイミド前駆体を乾燥した後にイミド化して、ポリイミド樹脂層52を形成した2層フレキシブルプリント基板50が提案され実用化されている。
As this flexible printed circuit board, a polyimide film is frequently used in terms of flexibility and heat resistance. Specifically, as shown in FIG. 8, a varnish for a polyimide precursor made of polyamic acid was directly applied on a
ところが、この2層フレキシブルプリント基板50では、金属箔51上に塗布したポリアミック酸をイミド化する際に高温下にて行うため、カールが生じてしまうという問題があった。
However, the two-layer flexible printed
このようなカールが生じる原因の一つとしては、金属箔51とポリイミド樹脂層52との熱膨張率の差が起因して、イミド化後に常温に戻した際に、金属箔51とポリイミド樹脂層52との熱収縮率に差が生じるためと考えられる。
One of the causes of such curling is due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the
そこで、2層フレキシブルプリント基板におけるカールの除去等を目的として、金属箔上に形成されるポリイミド樹脂層を多層構造とし、金属箔とポリイミド樹脂層との熱線膨張係数の差を緩和する方法が特許文献1において提案されている。この方法では、銅箔上にポリイミド樹脂層を形成しフレキシブルプリント基板を完成させた時点ではカールをかなり効果的に除去することができると知られている。 Therefore, in order to remove the curl in a two-layer flexible printed circuit board, a method is proposed in which a polyimide resin layer formed on a metal foil has a multilayer structure to mitigate the difference in coefficient of linear thermal expansion between the metal foil and the polyimide resin layer. Proposed in reference 1. In this method, it is known that curl can be removed quite effectively when a flexible printed circuit board is completed by forming a polyimide resin layer on a copper foil.
上述の方法では、銅箔を含めた状態でポリイミド樹脂層の熱線膨張係数を調整しているため、フレキシブルプリント基板の完成後に銅箔をエッチングして回路パターンを形成しフレキシブルプリント配線板を作製した際には、再びカールが生じてしまう。すなわち、この方法では、回路を形成した後のものについてはカールの矯正は不可能であるという問題がある。 In the above-mentioned method, since the coefficient of linear thermal expansion of the polyimide resin layer is adjusted in a state including the copper foil, the copper foil is etched to form a circuit pattern after the completion of the flexible printed circuit board, thereby producing a flexible printed circuit board. In some cases, curling occurs again. In other words, this method has a problem in that it is impossible to correct the curl of the film after the circuit is formed.
また、2層フレキシブルプリント基板にカールが生じる他の原因としては、ポリイミド前駆体がイミド化される際に材料自体が収縮を起こし、この収縮が原因となってカールが生じると考えられる。 Another cause of the curl of the two-layer flexible printed circuit board is considered to be that the material itself shrinks when the polyimide precursor is imidized, and the shrinkage causes curl.
このようなポリイミド前駆体がイミド化する際の材料収縮が原因となってカールが生じる現象に対しては、効果的な手当が施されていないのが現状である。そのため、従来の2層フレキシブルプリント基板では、カールを完全に除去することは困難であり、このカールが原因してエッチング後の回路の導体間隔の精度が落ちてしまい、昨今求められているような更なる微細な回路パターンを形成するには不向きである。 At present, effective measures have not been taken against such a phenomenon that curl occurs due to material contraction when the polyimide precursor is imidized. For this reason, it is difficult to completely remove the curl in the conventional two-layer flexible printed circuit board, and the curl causes a decrease in the precision of the conductor spacing of the circuit after etching. It is not suitable for forming a finer circuit pattern.
また、このようなポリイミド前駆体がイミド化される際に材料収縮が起こることによって、銅箔51とポリイミド樹脂層52との間に歪みが生じて接着強度が劣化するという問題もある。
Further, when such a polyimide precursor is imidized, material shrinkage occurs, so that there is a problem that distortion occurs between the
さらに、従来の2層フレキシブルプリント基板では、実際にイミド化する際に、図9に示すように、銅箔上にポリアミック酸からなるポリイミド前駆体用ワニスを塗布したフィルム53をロール状に巻き取り、この状態で加熱処理を施してイミド化を行う。
Further, in the conventional two-layer flexible printed circuit board, when actually imidizing, as shown in FIG. 9, a
このように、イミド化時にロール状態で加熱処理を行うので、ロール化されたフィルム53全体に均一に加熱処理が行えず、結果的にイミド化後にロールを解いたフレキシブルプリント基板50では、巻き取り軸に最も近い巻芯部53a、中間部53b及び巻外部53cに相当する各部分において、銅箔51とポリイミド樹脂層52との接着強度がばらついてしまい、均一な品質が得られないという問題がある。詳しくは、特に、巻芯部53aから中間部53bに相当する部分のものは、銅箔とポリイミド樹脂層との接着強度が安定しなかった。
As described above, since the heat treatment is performed in the roll state at the time of imidization, the heat treatment cannot be uniformly performed on the entire rolled
本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、接着強度が向上されて、しかも接着強度のばらつきが抑えられて品質が均一化されるとともに、カールが極力抑えられて寸法安定性に優れた微細な回路に十分対応可能なフレキシブルプリント基板を製造することを可能とする方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-described situation, and has improved adhesive strength, and furthermore, uniformity of quality with reduced variation in adhesive strength, and curl as small as possible. It is an object of the present invention to provide a method capable of manufacturing a flexible printed circuit board which can sufficiently cope with a fine circuit having excellent stability.
本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法は、導体上に、酸無水物成分とアミン成分とが反応してなる下記の化3に示されるポリアミック酸成分と、酸無水物成分とイソシアネート成分とが反応してなる下記の化4に示されるポリイミド成分を10%〜70%の範囲で含有する第1のポリイミド前駆体用ワニスを塗工して第1のポリイミド前駆体層を形成する工程と、上記第1のポリイミド前駆体層上に、酸無水物成分とアミン成分とが反応してなるポリアミック酸成分からなる第2のポリイミド前駆体用ワニスを塗工して第2のポリイミド前駆体層を形成して金属複合フィルムを作製する工程と、上記金属複合フィルムに熱処理を施して第1のポリイミド前駆体層及び第2のポリイミド前駆体層をイミド化することにより、第1のポリイミド樹脂層及び第2のポリイミド樹脂層を形成する工程とを有する。 In the method for producing a flexible printed board according to the present invention, a polyamic acid component represented by the following chemical formula 3, in which an acid anhydride component and an amine component are reacted on a conductor, and an acid anhydride component and an isocyanate component: Forming a first polyimide precursor layer by applying a varnish for a first polyimide precursor containing the polyimide component represented by the following chemical formula 4 in a range of 10% to 70%, On the first polyimide precursor layer, a second polyimide precursor varnish composed of a polyamic acid component formed by reacting an acid anhydride component and an amine component is applied to form a second polyimide precursor layer. Forming a metal composite film, and performing a heat treatment on the metal composite film to imidize the first polyimide precursor layer and the second polyimide precursor layer, thereby forming a first polyimide precursor layer and a second polyimide precursor layer. And forming a polyimide resin layer and the second polyimide resin layer.
このように、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法では、導体に接する第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリイミド前駆体として、上記化3に示すポリアミック酸成分の他に、上記化4に示すポリイミド成分を含有したものを用いてポリイミド前駆体層を形成する。 As described above, in the method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention, in addition to the polyamic acid component represented by Chemical Formula 3, as the polyimide precursor that is the material of the first polyimide resin layer in contact with the conductor, A polyimide precursor layer is formed using one containing the indicated polyimide component.
即ち、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法では、第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリイミド前駆体として、イミド化処理を施す前に予め部分イミド化されている材料を用いるため、この第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリイミド前駆体がイミド化されることによる材料収縮が小さく抑えられる。その結果、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法によれば、イミド化時における導体と第1のポリイミド樹脂層との間に生じる歪みが抑えられて、導体と第1のポリイミド樹脂層との接着強度が向上される。 That is, in the method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention, as the polyimide precursor that is the material of the first polyimide resin layer, a material that has been partially imidized in advance before imidization is used. The material shrinkage due to the imidization of the polyimide precursor, which is the material of the polyimide resin layer 1, is suppressed. As a result, according to the method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention, the distortion generated between the conductor and the first polyimide resin layer during imidization is suppressed, and the conductor and the first polyimide resin layer are not bonded to each other. The adhesive strength is improved.
しかも、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法では、ロール化してイミド化する際に上記の材料収縮が小さく抑えられるので、イミド化後にロールを解いたフレキシブルプリント基板において巻芯部、中間部及び巻取部に相当する各部分において、導体と第1のポリイミド樹脂層との接着強度のばらつきが抑えられて、品質が極力均一化なものとなる。 Moreover, in the method for manufacturing a flexible printed board according to the present invention, the above-described material shrinkage is suppressed to a small value when imidizing by rolling, so that the core portion, the intermediate portion, and the In each portion corresponding to the winding portion, the variation in the adhesive strength between the conductor and the first polyimide resin layer is suppressed, and the quality is made as uniform as possible.
さらに、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法では、ポリイミド前駆体がイミド化されることによる材料収縮が小さく抑えられるため、カールが極力抑えられる。 Furthermore, in the method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention, curl is suppressed as much as possible because material shrinkage due to imidization of the polyimide precursor is suppressed.
以下、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明に説明に先立って、本発明方法により製造されるフレキシブルプリント基板を説明する。 Prior to the description of the present invention, a flexible printed circuit board manufactured by the method of the present invention will be described.
本発明方法により製造されるフレキシブルプリント基板1は、図1に示すように、銅箔2の一主面2a上に第1のポリイミド樹脂層3a、第2のポリイミド樹脂層3bが順次積層されてなるものである。そして、このフレキシブルプリント基板1は、銅箔2にエッチングによって所望の回路パターンが形成されて、電子機器等の電気的接続に用いられるフレキシブルプリント配線板となされる。
As shown in FIG. 1, the flexible printed board 1 manufactured by the method of the present invention has a first polyimide resin layer 3a and a second
銅箔2としては、具体的には、電解銅箔や圧延銅箔等を使用することができる。銅箔2の厚さは、35μm以下、好ましくは8μm〜18μmが微細回路を形成する上で好ましい。ここで、銅箔2の厚さが18μm以上であると、微細回路の形成が難しい。銅箔2の厚さが8μm以下であると、塗布工程でしわ等が生じやすく作業しにくい。
As the
なお、銅箔2は、第1のポリイミド樹脂層3aや第2のポリイミド樹脂層3bのイミド化温度である250℃〜400℃の雰囲気で熱処理すると、熱線膨張係数が上昇する性質がある。例えば、銅箔2の熱線膨張係数は、イミド化前には16.0×10−6/K〜18.0×10−6/Kであるが、イミド化後になると18.0×10−6/K〜20.0×10−6/Kとなる。
In addition, the
また、銅箔2は、表面処理を施さない銅箔が最適であるが、亜鉛やクロムや酸化等によって表面処理した場合には、中心線平均粗さRaが10μm以下、好ましくは7μm以下がよい。
The
なお、本発明に係るフレキシブルプリント基板1に用いられる導体としては、銅箔2に限らず、アルミニウム、鉄等の金属箔でもよい。さらに、これら金属とベリリュウム、ニッケル、クロム、タングステン等との合金からなる金属箔、例えば、ベリリュウム銅箔、ステンレス箔でもよく、また、銅とアルミニウムの複合箔等であってもよい。
The conductor used for the flexible printed board 1 according to the present invention is not limited to the
そして、これら金属箔の表面に対して、接着強度の向上のために、マット処理やニッケルや亜鉛メッキや酸化処理等を施してもよい。また、アルミニウムアルコラート、アルミニウムキレート、シランカップリング剤、イミダゾール処理等の化学的な表面処理を施すことも可能である。 Then, the surface of these metal foils may be subjected to mat treatment, nickel or zinc plating, oxidation treatment, or the like in order to improve the adhesive strength. It is also possible to perform a chemical surface treatment such as an aluminum alcoholate, an aluminum chelate, a silane coupling agent, and an imidazole treatment.
特に、本発明のフレキシブルプリント基板1において、銅箔2と接する第1のポリイミド樹脂層3aは、酸無水物成分とアミン成分とが反応してなる化5に示されるポリアミック酸成分と、酸無水物成分とイソシアネート成分とが反応してなる化6に示されるポリイミド成分とを含有してなるポリイミド前駆体を、イミド化して形成されるものである。
In particular, in the flexible printed circuit board 1 of the present invention, the first polyimide resin layer 3a in contact with the
そして、第1のポリイミド樹脂層3aは、この第1のポリイミド前駆体用ワニスが銅箔2上に塗布され乾燥された後に、イミド化工程を経て形成されるものである。
The first polyimide resin layer 3a is formed through an imidization process after the first varnish for polyimide precursor is applied on the
上記の化5に示す成分は、通常のポリアミック酸成分であり、酸二無水物と芳香族ジアミンとが縮合されてなる。よって、化5に示されるAr1,Ar2は、以下に示す酸二無水物と芳香族ジアミンとの縮合物から構成される芳香環部分である。なお、この芳香環部分は、適宜置換されたものでもよい。 The component shown in Chemical formula 5 is a general polyamic acid component, and is obtained by condensing an acid dianhydride and an aromatic diamine. Therefore, Ar 1 and Ar 2 shown in Chemical Formula 5 are aromatic ring portions composed of a condensate of an acid dianhydride and an aromatic diamine shown below. The aromatic ring portion may be appropriately substituted.
酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物、ビス(ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等を用いることができる。 Examples of the acid dianhydride include pyromellitic dianhydride, biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (dicarboxyphenyl) sulfonic dianhydride, bis (dicarboxyphenyl) ether dianhydride, and benzophenonetetracarboxylic acid An acid dianhydride or the like can be used.
芳香族ジアミンとしては、例えば、o−,m−及びp−フェニレンジアミン、4,4ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、4,4−ジアミノベンズアニリド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、3,3‘−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル等を好適に用いることができる。 Examples of the aromatic diamine include o-, m- and p-phenylenediamine, 4,4 diaminodiphenyl ether, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, and 2,2-bis [4 -(4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 4,4-diaminobenzanilide, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl and the like are preferred. Can be used.
上記の化6に示す成分は、上記酸二無水物に芳香族ジイソシアネートが反応(イミド化反応)してイミド環が形成されたものである。よって、化6に示されるAr3,Ar4は、以下に示す芳香族ジイソシアネート化合物と上記の酸二無水物との縮合物から構成される芳香環部分である。なお、この芳香環部分は、適宜置換されたものでもよい。 The component shown in Chemical formula 6 is obtained by reacting the acid dianhydride with an aromatic diisocyanate (imidation reaction) to form an imide ring. Therefore, Ar 3 and Ar 4 shown in Chemical Formula 6 are aromatic ring portions composed of a condensate of the following aromatic diisocyanate compound and the above-mentioned acid dianhydride. The aromatic ring portion may be appropriately substituted.
上述の芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、1,5−ナフタリンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the aromatic diisocyanate compound include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, tolidine diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and xylylene diisocyanate.
このように、本発明方法により製造されるフレキシブルプリント基板1では、銅箔2に接する第1のポリイミド樹脂層3aの材料として用いる第1のポリイミド前駆体用ワニスが、上記化6に示すポリイミド成分を含有している。
As described above, in the flexible printed circuit board 1 manufactured by the method of the present invention, the first varnish for the polyimide precursor used as the material of the first polyimide resin layer 3a in contact with the
即ち、本発明方法により製造されるフレキシブルプリント基板1では、第1のポリイミド樹脂層3aの材料であるポリイミド前駆体がイミド化処理を施す前に予め部分イミド化されているため、この第1のポリイミド樹脂層3aの材料であるポリイミド前駆体がイミド化されることによる材料収縮を小さく抑えることができる。その結果、本発明のフレキシブルプリント基板1によれば、イミド化時における銅箔2と第1のポリイミド樹脂層3aとの間に生じる歪みが抑えられて、銅箔2と第1のポリイミド樹脂層3aとの接着強度を向上することができる。
That is, in the flexible printed circuit board 1 manufactured by the method of the present invention, the polyimide precursor, which is the material of the first polyimide resin layer 3a, is partially imidized in advance before imidization, and thus the first The material shrinkage due to the imidization of the polyimide precursor, which is the material of the polyimide resin layer 3a, can be suppressed. As a result, according to the flexible printed board 1 of the present invention, the distortion generated between the
しかも、本発明方法により製造されるフレキシブルプリント基板1では、ロール化してイミド化する際に、上記の材料収縮が小さく抑えられるので、イミド化後にロールを解いたフレキシブルプリント基板において巻芯部、中間部及び巻取部に相当する各部分において、銅箔2と第1のポリイミド樹脂層3aとの接着強度のばらつきが抑えられて、品質が極力均一化な高品質なものとすることができる。
Moreover, in the flexible printed circuit board 1 manufactured by the method of the present invention, the above-mentioned material shrinkage is suppressed to a small value when the film is rolled and imidized. In each part corresponding to the part and the winding part, variation in the adhesive strength between the
さらに、本発明方法により製造されるフレキシブルプリント基板1では、ポリイミド前駆体がイミド化されることによる材料収縮が小さく抑えられるため、カールが極力抑えられて良好な平面性が得られたものとなる。 Furthermore, in the flexible printed circuit board 1 manufactured by the method of the present invention, since the material shrinkage due to the imidization of the polyimide precursor is suppressed to a small extent, the curl is suppressed as much as possible and good flatness is obtained. .
なお、このとき、第1のポリイミド樹脂層3aに用いられる第1のポリイミド前駆体用ワニス中において化6に示す成分の割合は、化5に示す成分及び化6に示す成分の和
を100モル%としたときに10モル%〜70モル%が好ましく、より好ましくは30モル%〜50モル%の範囲がよい。
At this time, in the first polyimide precursor varnish used for the first polyimide resin layer 3a, the proportion of the component shown in Chemical Formula 6 is 100 mol of the sum of the component shown in Chemical Formula 5 and the component shown in Chemical Formula 6. %, It is preferably from 10 mol% to 70 mol%, more preferably from 30 mol% to 50 mol%.
ここで、使用した芳香族ジイソシアネート化合物のモル数を、ポリアミック酸のイミド化率とする。すなわち、第1のポリイミド樹脂層3aの第1のポリイミド前駆体用ワニスでは、化6に示すようなポリイミド成分を含有することにより、イミド化工程前に既に10モル%〜70モル%イミド化されているのが好ましく、より好ましくは30モル%〜50モル%イミド化されているのが良い。言い換えれば、上記第1のポリイミド前駆体用ワニスは、既に部分的にイミド化された率(以下、仕込みイミド化率と称する。)が10モル%〜70モル%であると好ましく、30モル%〜50モル%であるとより好ましい。 Here, the number of moles of the aromatic diisocyanate compound used is defined as an imidization ratio of the polyamic acid. That is, the varnish for the first polyimide precursor of the first polyimide resin layer 3a contains 10% by mole to 70% by mole of imidization before the imidization step by containing the polyimide component as shown in Chemical formula 6. And more preferably 30 to 50 mol% imidization. In other words, the first varnish for a polyimide precursor has a partially imidized ratio (hereinafter referred to as a charged imidization ratio) of preferably 10 mol% to 70 mol%, and more preferably 30 mol%. More preferably, it is 50 mol%.
仕込みイミド化率が10モル%を下回ると、フレキシブルプリント基板1にカールが発生しやすくなる。一方、仕込みイミド化率が70モル%以上であると、銅箔2と第1のポリイミド樹脂層3aとの接着強度が低下する。また、熱線膨張係数が30×10−6/K以下のポリイミド樹脂は、前駆体であるポリアミック酸の一部がイミド化していると、N−メチル−2−ピロリドンやジメチルアセトアミドのような極性溶媒に溶解しにくく、樹脂が分離したり、ポリアミック酸溶液がゲル化又は粘度が高くなる。このような状態であると、銅箔2上に塗布することが困難となる。そのため、仕込みイミド化率の上限としては、70モル%が限界である。
When the charged imidization ratio is less than 10 mol%, the flexible printed circuit board 1 is apt to be curled. On the other hand, when the imidation ratio is 70 mol% or more, the adhesive strength between the
また、第1のポリイミド樹脂層3aに用いる第1のポリイミド前駆体用ワニスは、後のイミド化処理により高温下にて加熱処理を施すため、この高温の加熱処理による熱膨張を低減するために、上記仕込みイミド化率の範囲内でガラス転移温度Tgが高いものを用いることが必要である。理想的には、この第1のポリイミド前駆体用ワニスのガラス転移温度Tgとしては、250℃以上が好ましい。 Further, the first polyimide precursor varnish used for the first polyimide resin layer 3a is subjected to a heat treatment at a high temperature by a subsequent imidization treatment, so that thermal expansion due to the high-temperature heat treatment is reduced. It is necessary to use a material having a high glass transition temperature Tg within the above range of the imidation ratio. Ideally, the glass transition temperature Tg of the first polyimide precursor varnish is preferably 250 ° C. or higher.
ここで、250℃以下であると、イミド化の温度が300℃〜400℃の高温を必要とするため、銅箔2に対する第1のポリイミド樹脂層3aの幅方向及び長手方向の接着強度や、フレキシブルプリント基板1の銅箔2をエッチング除去して回路を形成したフレキシブルプリント配線板を作製した場合にこのフレキシブルプリント配線板の収縮率に大きなばらつきが生じやすく、寸法安定性が劣ったものとなる。
Here, when the temperature is 250 ° C. or less, the imidization temperature requires a high temperature of 300 ° C. to 400 ° C., and thus the adhesive strength of the first polyimide resin layer 3a to the
一方、第2のポリイミド樹脂層3bは、ポリイミド系樹脂の前駆体である酸二無水物と芳香族ジアミンとの縮合化合物であるポリアミック酸を主成分とする第2のポリイミド前駆体用ワニスを塗布し乾燥させた後に、イミド化されることにより形成されるものである。
On the other hand, the second
上記酸二無水物及び芳香族ジアミンとしては、上述したような第1のポリイミド樹脂層3aのポリイミド前駆体に用いられる酸二無水物及び芳香族ジアミンと同様なものを用いることができる。 As the acid dianhydride and the aromatic diamine, those similar to the acid dianhydride and the aromatic diamine used for the polyimide precursor of the first polyimide resin layer 3a as described above can be used.
なお、上記第1及び第2のポリイミド樹脂層3a,3bの何れのポリイミド前駆体であるポリアミック酸溶液についても、ポリアミック酸のカルボン酸基が銅箔2等の金属箔を腐食させることが考えられるため、防錆剤を添加することができる。しかも、防錆剤は、防錆の機能の他に、金属箔との接着強度を向上させることもできる。このような防錆剤としては、例えば、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,3−トリアゾール等のトリアゾール化合物や、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物とその塩が挙げられる。そして、このような防錆剤の添加量としては、ポリアミック酸100重量部に対して1〜10重量部とすることが好ましい。
Regarding the polyamic acid solution, which is a polyimide precursor of any of the first and second
また、多層構造のポリイミド樹脂層において、個々のポリイミド樹脂層3a,3b相互間の層間剥離を起こさないように接着力を向上するために、又は、銅箔2等の金属箔との接着力を向上させるために、エポキシ樹脂を添加しても良い。このエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型、ノボラックフェノール型等の汎用エポキシ樹脂を使用することができる。なお、必ずしも、エポキシ樹脂の硬化剤は必要ではないが添加してもよい。その場合、硬化剤は、ポリアミック酸溶液に配合すればよい。
Further, in the polyimide resin layer having a multilayer structure, in order to improve the adhesive strength so as not to cause delamination between the individual
また、第2のポリイミド樹脂層3bは、その熱線膨張係数が30×10−6/K未満となされることが好ましい。つまり、第2のポリイミド樹脂層3b用のポリイミド前駆体は、イミド化後の熱線膨張係数が30×10−6/K未満となるものであることが好ましい。この第2のポリイミド樹脂層3bの熱線膨張係数が30×10−6/K以上であると、フレキシブルプリント基板1の銅箔2をエッチング除去してフレキシブルプリント配線板を作製した際に、このフレキシブルプリント配線板が平坦にならないからである。
The second
このように、本発明のフレキシブルプリント基板1では、銅箔2上に接する第1のポリイミド樹脂層3a上に積層される第2のポリイミド樹脂層3bの熱線膨張係数が規定されることにより、カールをより効果的に抑制することが可能となり、更なる高密度実装に求められる微細回路の形成を実現することができる。
As described above, in the flexible printed board 1 of the present invention, the curl of linear thermal expansion of the second
ここで、このような熱線膨張係数に設定するには、特開昭60−157286号公報,特開昭60−243120号公報,特開昭63−239998号公報,特開平1−245586号公報,特開平3−123093号公報等に報告されるように、既存の酸二無水物と芳香族ジアミンとの組み合わせやそれぞれの化学構造、並びにこれらの配合比等を変えることにより、熱線膨張係数を自在に調整することができる。 Here, in order to set such a coefficient of linear thermal expansion, JP-A-60-157286, JP-A-60-243120, JP-A-63-239998, JP-A-1-245586, As reported in JP-A-3-123093 and the like, the coefficient of linear thermal expansion can be freely adjusted by changing the combination of existing acid dianhydrides and aromatic diamines, their respective chemical structures, and their mixing ratios. Can be adjusted.
なお、本発明を適用したフレキシブルプリント基板は、図1に示すような2層のポリイミド樹脂層からなる構造に限らず、銅箔2上に複数のポリイミド樹脂層が積層された多層構造であっても良い。このとき、特に、ポリイミド樹脂層が3層以下の多層構造であることが好ましい。4層以上だとコストアップを招き経済的でないからである。
The flexible printed circuit board to which the present invention is applied is not limited to a structure including two polyimide resin layers as shown in FIG. 1, but has a multilayer structure in which a plurality of polyimide resin layers are laminated on a
具体的には、本発明のフレキシブルプリント基板20としては、図2に示すように、銅箔2に第1のポリイミド樹脂層13a、第2のポリイミド樹脂層13b及び第3のポリイミド樹脂層13cが順次積層形成されてなる。そして、上記第1のポリイミド樹脂層13aは、図1に示したフレキシブルプリント基板1における第1のポリイミド樹脂層3aと同様に、部分イミド化された第1のポリイミド前駆体用ワニスをイミド化してなるものである。また、上記第2のポリイミド樹脂層13bは、図1に示したフレキシブルプリント基板1における第2のポリイミド樹脂層3bと同様に、従来公知のポリアミック酸溶液をイミド化されてなるものである。
Specifically, as shown in FIG. 2, as the flexible printed
ここで、第3のポリイミド樹脂層13cは、上記第2のポリイミド樹脂層13bと同様に、従来公知のポリアミック酸溶液がイミド化されてなるものである。そして、このフレキシブルプリント基板20においては、外側に位置する第3のポリイミド樹脂層13cは、中央に位置する第2のポリイミド樹脂層13bよりも熱線膨張係数が高い方が好ましい。このような構成とすることにより、銅箔2との接着強度を向上させることができるとともに、フレキシブルプリント基20のカールを抑えることができる。
Here, similarly to the second
そして、特に、銅箔2側の第1のポリイミド樹脂層13aの熱線膨張係数が外側の第3のポリイミド樹脂層13cの熱線膨張係数よりも若干大きいとより好ましい。これは、銅箔2の表面粗さがカールに影響を及ぼすためである。
In particular, it is more preferable that the coefficient of linear thermal expansion of the first
このように、ポリイミド樹脂層を多層構造にすることにより、熱線膨張係数を銅箔2の熱線膨張係数とより近い値に調整することができ、カールを抑制することができる。特に、銅箔2に対して外側の層のポリイミド系樹脂の厚さによってカールを制御することができる。
As described above, by forming the polyimide resin layer into a multilayer structure, the coefficient of linear thermal expansion can be adjusted to a value closer to the coefficient of linear thermal expansion of the
なお、本発明のフレキシブルプリント基板としては、銅箔2との接着強度を向上させるとともにその接着強度のばらつきを抑えることのみを目的とする場合には、銅箔2上に形成されるポリイミド樹脂層は単層でも良く、化5及び化6に示すような部分的にイミド化されたポリイミド前駆体を用いて当該ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド樹脂層を形成すればよい。但し、上述したように、接着強度だけでなく、カールの抑制をより効果的に実現するには、銅箔2と接する第1のポリイミド樹脂層上に積層される第2のポリイミド樹脂層の熱線膨張係数を規定することがより好ましい。
When the purpose of the flexible printed board of the present invention is only to improve the adhesive strength to the
次に、以上のように構成されたフレキシブルプリント基板1を製造するための本発明に係る製造方法を図面を参照しながら説明する。 Next, a manufacturing method according to the present invention for manufacturing the flexible printed circuit board 1 configured as described above will be described with reference to the drawings.
先ず、図3に示すような導体である銅箔2を用意する。
First, a
次に、この銅箔2上に形成する第1のポリイミド樹脂層3aの材料である第1のポリイミド前駆体用ワニスを以下のように合成し調整する。始めに、過剰な酸二無水物と芳香族ジアミンとを溶剤中に溶解して反応させて、両末端が酸二無水物であるポリアミック酸プレポリマーを作る。そして、このポリアミック酸プレポリマー中に芳香族ジイソシアネート化合物を添加し、ポリアミック酸プレポリマー中の酸二無水物と上記芳香族ジイソシアネート化合物とを反応させて直接イミド環を持つポリアミック酸溶液を作る。このとき、芳香族ジイソシアネート化合物との反応は、ポリアミック酸のカルボキシル基より酸二無水物の方が反応し易いため、例えば、60℃等の温和な条件下で行うことができる。
Next, a varnish for a first polyimide precursor, which is a material of the first polyimide resin layer 3a formed on the
なお、上記溶剤としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン等のピロリドン系溶剤、N,N’−ジメチルアセトアミド等のアセトアミド系溶剤、クレゾール等のフェノール系溶剤を使用可能であるが、安全性の点からN−メチル−2−ピロリドンの使用が好ましい。又、キシレン、トルエン、エチレングリコールモノエチルエーテル等も混合して使用することができる。 As the solvent, for example, a pyrrolidone-based solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, an acetamide-based solvent such as N, N'-dimethylacetamide, and a phenol-based solvent such as cresol can be used. In view of the above, use of N-methyl-2-pyrrolidone is preferred. In addition, xylene, toluene, ethylene glycol monoethyl ether and the like can be used as a mixture.
以上のようにして、第1のポリイミド樹脂層3a用の部分的にイミド化された第1のポリイミド前駆体用ワニスが合成される。 As described above, the partially imidized first polyimide precursor varnish for the first polyimide resin layer 3a is synthesized.
次に、このように合成された第1のポリイミド前駆体用ワニスを、図4に示すように、銅箔2上に例えばナイフコータ、バーコータ等の公知のコーティング方法により膜厚1μm〜5μmとなるように塗布し、その後、連続乾燥炉にて乾燥させて溶剤を所定量揮発させ、既に部分的にイミド化された第1のポリイミド前駆体層31を形成する。なお、上記連続乾燥炉としては、カールの発生を抑制するために、アーチ型炉やフローティング炉等が好ましいが、これらに限定されるものでない。
Next, as shown in FIG. 4, the first varnish for polyimide precursor synthesized as described above is coated with a known coating method such as a knife coater or a bar coater on the
ここで、乾燥温度としては、ポリイミド前駆体層の残存揮発量%で決定する。この残存揮発量は、未乾燥の溶剤及びイミド化による縮合水の和と考えられる。 Here, the drying temperature is determined based on the remaining volatilization amount% of the polyimide precursor layer. This residual volatilization amount is considered to be the sum of the undried solvent and the condensed water from imidization.
このとき、第1のポリイミド前駆体層31の残存揮発量は、20%〜30%が好ましい。20%以下であると、後に形成される第2のポリイミド樹脂層3bとの接着強度が低下してしまい、層間剥離が生じやすい。また、30%以上であると、出来上がったフレキシブルプリント基板1における金属箔とポリイミド樹脂層との接着強度やフレキシブルプリント基板1のイミド化後の収縮が、巻芯部分、中間部分及び巻取部分で安定せず、均一な品質のものが得られないからである。また、30%以上であると、イミド化の際に発泡する虞がある。
At this time, the residual volatilization amount of the first
次に、このポリイミド前駆体層31上に形成する第2のポリイミド樹脂層3b用の第2のポリイミド前駆体用ワニスを以下のように作製する。
Next, a second varnish for polyimide precursor for the second
この第2のポリイミド前駆体用ワニスは、第1のポリイミド前駆体用ワニスと同様な極性溶媒中で上述したような酸二無水物と芳香族ジアミンとを反応させて合成する。なお、この反応は発熱反応であるため、必要に応じて冷却を行いながら反応を制御するものとする。通常、約0℃〜90℃、好ましくは約5℃〜50℃にて反応させる。溶液の粘度が高い場合には、90℃に近い温度で熱処理することにより粘度を低下させることができる。このとき、酸二無水物と芳香族ジアミンとを同時に加えても良いし、又はどちらか一方を先に極性溶媒中に溶解又は懸濁させておき、他方を徐々に添加させつつ反応させてもよい。酸二無水物と芳香族ジアミンのモル比は、当モルとなるのが望ましいが、約10:9〜9:10の範囲内で両成分のどちらか一方を過剰量用いても良い。 The second varnish for a polyimide precursor is synthesized by reacting the above-described acid dianhydride with an aromatic diamine in the same polar solvent as the varnish for the first polyimide precursor. Since this reaction is an exothermic reaction, the reaction is controlled while cooling as necessary. Usually, the reaction is carried out at about 0 ° C to 90 ° C, preferably at about 5 ° C to 50 ° C. When the viscosity of the solution is high, the viscosity can be reduced by heat treatment at a temperature close to 90 ° C. At this time, the acid dianhydride and the aromatic diamine may be added at the same time, or one of them may be dissolved or suspended in a polar solvent first, and the other may be reacted while being gradually added. Good. The molar ratio of the acid dianhydride to the aromatic diamine is desirably equimolar, but one of the two components may be used in an excess amount in the range of about 10: 9 to 9:10.
以上のようにして、第2のポリイミド樹脂層に用いる第2のポリイミド前駆体用ワニスが合成される。 As described above, the varnish for the second polyimide precursor used for the second polyimide resin layer is synthesized.
次に、このように合成された第2のポリイミド前駆体用ワニスを、図5に示すように、第1のポリイミド前駆体層31上に塗布し、その後連続乾燥炉にて乾燥して溶剤を所定量揮発させ、第2のポリイミド前駆体層32を形成し、金属複合フィルム30を得る。上記連続乾燥炉としては、第1のポリイミド前駆体層31を形成する場合と同様なものを用いることができる。
Next, the varnish for the second polyimide precursor synthesized in this way is applied on the first
このとき、第1のポリイミド前駆体層31と第2のポリイミド前駆体層32とを合わせた残存揮発量を30%〜50%とすることが好ましい。30%以下であると、後にイミド化されて形成される第2のポリイミド樹脂層3bとの接着強度が低下してしまい、層間剥離を生じやすい。また、50%以上であると、次工程にて発泡が起こる。そのため、連続乾燥炉の温度は、溶剤の飛散による発泡が起こらない温度で特に限定しないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドンを溶剤とした場合、その沸点が204℃であるので残存揮発量を50%以下とするためには、最高温度を170℃とすれば良い。
At this time, it is preferable to set the residual volatilization amount of the first
次に、このような工程を経て形成された第1のポリイミド前駆体層31及び第2のポリイミド前駆体層32には、各前駆体層中にかなりの溶媒が残存しているので、ここで加熱処理を施して溶剤を揮発させておくことが好ましい。
Next, in the first
通常、このときの乾燥温度は、210℃〜250℃が好ましく、この加熱処理によりポリイミド前駆体層31,32全体の残存揮発量が7%〜10%程度に調整することが好ましい。250℃以上であると、銅箔2と接する第1のポリイミド前駆体層31中のポリアミック酸がイミド化してしまい、イミド化処理前にイミド化率が上述したような所定範囲から外れる虞がある。その結果、金属複合フィルム30のカールを抑えることが難しくなる。210℃以下では残存揮発量を7%以下にすることができない。また、この加熱処理により残存揮発量を7%以下にしないと、次工程のロール状でイミド化する際にブロッキングが起こり、金属複合フィルム30同士が互いにくっついてしまう。
Usually, the drying temperature at this time is preferably from 210 ° C. to 250 ° C., and it is preferable to adjust the remaining volatile amount of the entire polyimide precursor layers 31 and 32 to about 7% to 10% by this heat treatment. When the temperature is 250 ° C. or higher, the polyamic acid in the first
次に、図6に示すように、上記の金属複合フィルム30をロール状に巻き取り、300℃〜350℃の温度範囲で加熱処理を施して上記の第1及び第2のポミイド前駆体層31,32を一気にイミド化して、最終的に、図7に示すような銅箔2上に第1及び第2ポリイミド樹脂層3a,3bが形成されたフレキシブルプリント基板1を作製する。
Next, as shown in FIG. 6, the
なお、ポリイミド樹脂層を3層以上有するフレキシブルプリント基板を作製するには、上記の図5の工程と同様にしてポリイミド前駆体層を順次塗布乾燥して積層形成した後に、上記の図6の工程と同様にしてイミド化を行えばよい。 In addition, in order to produce a flexible printed board having three or more polyimide resin layers, a polyimide precursor layer is sequentially applied and dried to form a laminate in the same manner as in the above-described step of FIG. The imidization may be performed in the same manner as described above.
また、従来より提案されているフレキシブルプリント基板の一例としては、導体上に形成するポリイミド樹脂層が、化6に示すような構造となされているものがある。しかし、このポリイミド樹脂層は、あくまでも酸無水物とジアミンとからなるポリイミド前駆体をイミド化することによって、前述した化6に示すような構造となされたものである。 Further, as an example of a conventionally proposed flexible printed circuit board, there is one in which a polyimide resin layer formed on a conductor has a structure as shown in Chemical formula 6. However, this polyimide resin layer has a structure as shown in the above Chemical Formula 6 by imidizing a polyimide precursor composed of an acid anhydride and a diamine.
一方、本発明方法により製造されたフレキシブルプリント基板1では、上述したように、第1のポリイミド樹脂層3aが、既に部分的にイミド化された化6に示す成分を含むポリイミド前駆体を用いて、このポリイミド前駆体のうちのイミド化されていない成分を完全にイミド化することによって形成されるものである。 On the other hand, in the flexible printed circuit board 1 manufactured by the method of the present invention, as described above, the first polyimide resin layer 3a is formed by using a polyimide precursor containing a component shown in Chemical Formula 6, which has already been partially imidized. The polyimide precursor is formed by completely imidizing a non-imidated component of the polyimide precursor.
よって、上記の従来例と本発明とは、導体上に形成するポリイミド樹脂層のポリイミド前駆体の構成成分が異なるものである。 Therefore, the above-described conventional example and the present invention are different from the conventional example in the constituent components of the polyimide precursor of the polyimide resin layer formed on the conductor.
また、従来より提案されているフレキシブルプリント基板の他の例としては、導体上に多層構造のポリイミド樹脂層を積層形成したものがある。このフレキシブルプリント基板は、導体上にポリイミド前駆体を塗工及び乾燥した後に、順次ポリイミド前駆体の塗工及び乾燥を繰り返し行うことにより、多層のポリイミド前駆体層を形成する。そして、その後に、この多層のポリイミド前駆体層を一気にイミド化することにより、多層構造のポリイミド樹脂層を形成するものである。 Another example of a conventionally proposed flexible printed circuit board is one in which a multilayered polyimide resin layer is formed on a conductor. This flexible printed circuit board forms a multilayer polyimide precursor layer by repeatedly applying and drying the polyimide precursor after coating and drying the polyimide precursor on the conductor. Thereafter, the polyimide precursor layer having a multilayer structure is imidized at a stretch to form a polyimide resin layer having a multilayer structure.
ここで、ポリイミド前駆体を塗工及び乾燥する毎に、若干ポリイミド前駆体がイミド化される。そのため、最終的に多層のポリイミド前駆体層を一気にイミド化する前の段階で、既に多層のポリイミド前駆体が若干部分的にイミド化されている。 Here, every time the polyimide precursor is applied and dried, the polyimide precursor is slightly imidized. Therefore, at a stage before the multilayer polyimide precursor layer is finally imidized at once, the multilayer polyimide precursor is already partially imidized.
しかし、この従来のフレキシブルプリント基板では、部分的にイミド化されているが、この部分イミド化のイミド化率を制御することは製造上非常に困難であり、大量生産を考慮すると品質の均一なものを製造するという点で非常に不利である。 However, in this conventional flexible printed circuit board, although it is partially imidized, it is very difficult in production to control the imidation rate of this partial imidization, and when mass production is taken into consideration, uniform quality is obtained. It is very disadvantageous in manufacturing things.
一方、本発明方法により製造されたフレキシブルプリント基板1では、最終的にイミド化する前に、導体上に接するポリイミド前駆体層が部分的にイミド化されているという点では上記の従来例と一見同一のようである。しかし、上記の従来例ではポリイミド前駆体を塗工した後の乾燥工程にて当該ポリイミド前駆体が若干部分的にイミド化されるのに対して、本発明では使用するポリイミド前駆体が始めからイソシアネート成分を含有することにより部分的にイミド化されており、このような予め部分イミド化されているポリイミド前駆体を積極的に用いるものである。 On the other hand, in the flexible printed circuit board 1 manufactured by the method of the present invention, the polyimide precursor layer in contact with the conductor is partially imidized before the final imidization, which is apparent from the above-mentioned conventional example. Seems identical. However, in the above conventional example, the polyimide precursor is slightly imidized in the drying step after coating the polyimide precursor, whereas the polyimide precursor used in the present invention is an isocyanate from the beginning. The polyimide precursor is partially imidized by containing a component, and such a polyimide precursor which has been partially imidized in advance is positively used.
すなわち、上記の従来例と本発明とは、多層構造のポリイミド前駆体層を完全にイミド化する前に、若干部分イミド化されている点では同一のようだが、部分イミド化する方法が全く異なる。しかも、本発明では、イソシアネート成分により部分的にイミド化するため、部分的にイミド化する際のイミド化率、つまり仕込みイミド化率を容易に制御することが可能であり、製造工程上、非常に有利である。 In other words, the above-mentioned conventional example and the present invention seem to be the same in that they are slightly imidized before completely imidating the polyimide precursor layer having a multilayer structure, but the method for partially imidizing is completely different. . In addition, in the present invention, since the imidization is partially performed by the isocyanate component, the imidization rate at the time of partial imidization, that is, the charged imidization rate can be easily controlled. Is advantageous.
以下、本発明の実施例について具体的な実験結果に基づいて説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described based on specific experimental results.
まず、ポリアミック酸を次のように合成した。そして、合成したポリアミック酸溶液をイミド化してなるポリイミド系樹脂の熱線膨張係数を測定するため、以下のようなポリイミドフィルムを作製した。 First, a polyamic acid was synthesized as follows. Then, in order to measure the linear thermal expansion coefficient of a polyimide resin obtained by imidizing the synthesized polyamic acid solution, the following polyimide film was produced.
<部分イミド化されたポリアミック酸溶液の合成>
合成例(1)−1
先ず、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DPE)120g(0.6モル)を、2.0kgのN−メチル−2−ピロリドン中に溶解し、20℃に保持しながら、次いで、ピロメロリット酸二無水物(PMDA)218g(1.0モル)を添加し1時間反応させて、両末端が酸無水物のプレポリマーを得た。
<Synthesis of partially imidized polyamic acid solution>
Synthesis example (1) -1
First, 120 g (0.6 mol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether (DPE) is dissolved in 2.0 kg of N-methyl-2-pyrrolidone, and while maintaining the temperature at 20 ° C., pyromellitic dianhydride is then dissolved. A product (PMDA) (218 g, 1.0 mol) was added and reacted for 1 hour to obtain a prepolymer having acid anhydrides at both ends.
次に、この酸無水物のプレポリマーにトリジンジイソシアネート(TODI)105.6g(0.4モル)を添加し、60℃まで徐々に昇温した。この反応初期では二酸化炭素の泡の発生が認められ増粘した。そして、これにN−メチル−2−ピロリドン2.0kgを分添しながら2時間反応させて、部分イミド化されたポリアミック酸溶液を得た。 Next, 105.6 g (0.4 mol) of tolidine diisocyanate (TODI) was added to the acid anhydride prepolymer, and the temperature was gradually raised to 60 ° C. At the beginning of the reaction, bubbles of carbon dioxide were generated and the viscosity increased. Then, the mixture was reacted for 2 hours while dispensing 2.0 kg of N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a partially imidized polyamic acid solution.
合成例(1)−2〜合成例(1)−9
表1に示すように、酸二無水物、芳香族ジアミン、芳香族ジイソシアネートの種類や割合等を変化させた以外は、合成例(1)−1と同様にして、部分イミド化されたポリアミック酸溶液を得た。
Synthesis Example (1) -2 to Synthesis Example (1) -9
As shown in Table 1, partially imidized polyamic acid was prepared in the same manner as in Synthesis Example (1) -1 except that the types and proportions of the acid dianhydride, aromatic diamine, and aromatic diisocyanate were changed. A solution was obtained.
以上のようにして得られた部分イミド化された各ポリアミック酸溶液について、以下のよう特性を評価した。その結果を表1に示す。 The properties of each partially imidized polyamic acid solution obtained as described above were evaluated as follows. Table 1 shows the results.
(1)仕込みイミド化率の測定
この部分イミド化されたポリアミック酸溶液の既にイミド化された割合を仕込みイミド化率とし、このポリアミック酸溶液の仕込みイミド化率を次のようして測定した。
(1) Measurement of Charged Imidation Rate The proportion of the partially imidized polyamic acid solution that had already been imidized was taken as the charge imidation rate, and the charge imidation rate of this polyamic acid solution was measured as follows.
赤外線吸光分析計を使用し表面反射法(ATR法)により、イミド基の吸収波長1780cm−1の吸光量を、同試料を100モル%イミド化した時のイミド基の吸光量に対する百分率から算出した。 Using an infrared absorption spectrometer, the absorption amount of the imide group at an absorption wavelength of 1780 cm -1 was calculated from the percentage of the absorption amount of the imide group when the sample was imidized at 100 mol% by the surface reflection method (ATR method). .
(2)粘度及び固形分の測定
この部分イミド化されたポリアミック酸溶液の粘度及び固定分の割合をそれぞれB型粘度計及び300℃における乾燥減量により測定した。
(2) Measurement of Viscosity and Solid Content The viscosity and the fixed content of this partially imidized polyamic acid solution were measured by a B-type viscometer and loss on drying at 300 ° C., respectively.
(3)ガラス転移温度の測定
この部分イミド化されたポリアミック酸溶液を厚さ35μmの電解銅箔に塗布して溶剤を乾燥した後、350℃で10分間イミド化した。その後、この銅箔をエッチングで除去し、ポリイミドフィルムを得た。このようにして得られたポリイミドフィルムのガラス転移温度を、示差走査熱量計法(DSC法)により測定した。
(3) Measurement of Glass Transition Temperature The partially imidized polyamic acid solution was applied to a 35 μm-thick electrolytic copper foil, the solvent was dried, and then imidization was performed at 350 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the copper foil was removed by etching to obtain a polyimide film. The glass transition temperature of the polyimide film thus obtained was measured by a differential scanning calorimeter method (DSC method).
<ポリアミック酸溶液の合成>
合成例(2)−1
始めに、温度制御できるジャケット付きの60リットルの反応釜に、パラフェニレンジアミン(PDA、三井化学社製)0.866kg(8.00モル)と、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DPE、和歌山精化社製)1.603kg(8.00モル)とを窒素ガス雰囲気下で溶剤N−メチル−ピロリドン(NMP、三菱化学社製)約44kgに溶解した。その後、50℃においてピロメリット酸二無水物(PMDA、三菱ガス化学社製)3.523kg(16.14モル)を徐々に加えながら3時間反応させた。このようにして、固形分約12%の25℃における粘度20Pa・Sのポリアミック酸溶液を得た。
<Synthesis of polyamic acid solution>
Synthesis Example (2) -1
First, 0.866 kg (8.00 mol) of paraphenylenediamine (PDA, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and 4,4′-diaminodiphenyl ether (DPE, Wakayama Seiki) were placed in a 60-liter reactor equipped with a jacket capable of controlling the temperature. 1.603 kg (8.00 mol) of Kasei Co., Ltd. was dissolved in about 44 kg of a solvent N-methyl-pyrrolidone (NMP, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) under a nitrogen gas atmosphere. Thereafter, the mixture was reacted at 50 ° C. for 3 hours while gradually adding 3.523 kg (16.14 mol) of pyromellitic dianhydride (PMDA, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company). Thus, a polyamic acid solution having a solid content of about 12% and a viscosity of 20 Pa · S at 25 ° C. was obtained.
次に、このポリアミック酸溶液を銅箔上にイミド化後のフィルムの厚さが25μmとなるように塗布し、80℃〜160℃の連続炉で溶剤を飛散させた後、230℃〜350℃まで昇温し、350℃で30分間加熱処理してイミド化した。 Next, this polyamic acid solution was applied on a copper foil so that the thickness of the film after imidization was 25 μm, and the solvent was scattered in a continuous furnace at 80 ° C. to 160 ° C., and then 230 ° C. to 350 ° C. And heated at 350 ° C. for 30 minutes for imidization.
その後、塩化第2銅溶液でエッチングして銅箔を除去し、ポリイミドフィルムを作製した。 Thereafter, the copper foil was removed by etching with a cupric chloride solution to prepare a polyimide film.
合成例(2)−2〜合成例(2)−7
表2に示すように、酸二無水物、芳香族ジアミンの種類や割合を変化させた以外は、合成例(2)−1と同様にして、ポリアミック酸溶液を合成した。
Synthesis Example (2) -2 to Synthesis Example (2) -7
As shown in Table 2, a polyamic acid solution was synthesized in the same manner as in Synthesis Example (2) -1, except that the types and proportions of the acid dianhydride and the aromatic diamine were changed.
以上のようにして得られたポリイミドフィルムの熱線膨張係数を以下のようにして測定し、その結果を表2に示す。 The coefficient of linear thermal expansion of the polyimide film obtained as described above was measured as follows, and the results are shown in Table 2.
(4)熱線膨張係数の測定
得られたポリイミドフィルムについて、サーマルメカニカルアナライザー(TMA:SCC150CU、S11社製)を使用し、荷重2.5〜5.0gをかけた引張法により、100℃〜350℃の温度範囲の測定データに従って、熱線膨張係数を測定した。
(4) Measurement of coefficient of linear thermal expansion For the obtained polyimide film, a thermal mechanical analyzer (TMA: SCC150CU, manufactured by S11) was used to apply a load of 2.5 to 5.0 g to a tensile method at 100 ° C. to 350 ° C. The coefficient of linear thermal expansion was measured according to the measurement data in the temperature range of ° C.
次に、以上のようにして得られたポリアミック酸溶液を用いて、フレキシブルプリント基板を作製した。 Next, a flexible printed circuit board was manufactured using the polyamic acid solution obtained as described above.
<フレキシブルプリント基板の作製>
実施例1
先ず、厚さ18μm、幅540μmの電解銅箔(商品名:CF−T9−LP,福田金属社製)を用意し、この銅箔上に、合成例(1)−1の部分イミド化されたポリアミック酸溶液を、乾燥後の厚さが2μmとなるように連続塗工して乾燥させ、第1のポリイミド前駆体層を形成した。このとき、残存揮発量は25%であった。
<Production of flexible printed circuit board>
Example 1
First, an electrolytic copper foil (trade name: CF-T9-LP, manufactured by Fukuda Metals) having a thickness of 18 μm and a width of 540 μm was prepared, and the partially imidized synthetic example (1) -1 was formed on this copper foil. The polyamic acid solution was continuously applied so as to have a thickness after drying of 2 μm, and dried to form a first polyimide precursor layer. At this time, the remaining volatile amount was 25%.
次に、この第1のポリイミド前駆体層上に合成例(2)−1のポリアミック酸溶液を、イミド化後の厚さが22μmとなるように連続塗工して乾燥させ、第2のポリイミド前駆体層を形成した。このとき、第1及び第2のポリイミド前駆体層を合わせた残存揮発量は30%であった。 Next, the polyamic acid solution of Synthesis Example (2) -1 was continuously applied on the first polyimide precursor layer so that the thickness after imidization became 22 μm, and dried. A precursor layer was formed. At this time, the residual volatilization amount of the first and second polyimide precursor layers was 30%.
更に、この上に、合成例(2)−2のポリアミック酸溶液を、イミド化後の厚さが3μmとなるように連続塗工して乾燥させ、第3のポリイミド前駆体層を形成した。このとき、第1,第2及び第3のポリイミド前駆体層の3層を合わせた残存揮発量は38%であった。 Further, on this, the polyamic acid solution of Synthesis Example (2) -2 was continuously applied so as to have a thickness of 3 μm after imidization, and dried to form a third polyimide precursor layer. At this time, the remaining volatilization amount of the three layers of the first, second and third polyimide precursor layers was 38%.
次に、銅箔2上に第1,第2及び第3のポリイミド前駆体層が順次積層された金属複合フィルムを230℃の連続乾燥炉にて加熱処理し、余分な溶剤を揮発させた。このとき、3層の残存揮発量は、7.9%となった。
Next, the metal composite film in which the first, second, and third polyimide precursor layers were sequentially laminated on the
次に、この金属複合フィルム100m分を、直径250mmのステンレス管に銅箔が内側となるように巻き取った。そして、このロール状の金属複合フィルムを窒素置換ができるバッチオーブンに入れ、オーブン内に窒素ガスを吹き込み、酸素濃度が0.1%になるまで窒素置換を行った。その後、窒素ガスを吹き込みながら昇温し、約1時間かけて350℃に到達させた。 Next, 100 m of the metal composite film was wound around a 250 mm diameter stainless steel tube with the copper foil inside. Then, the roll-shaped metal composite film was placed in a batch oven capable of nitrogen replacement, and nitrogen gas was blown into the oven to perform nitrogen replacement until the oxygen concentration became 0.1%. Thereafter, the temperature was raised while blowing nitrogen gas to reach 350 ° C. over about 1 hour.
その後、この350℃にて15分間保持して、第1、第2及び第3のポリイミド前駆体を完全にイミド化し、第1、第2及び第3のポリイミド樹脂層を形成した。その後、窒素雰囲気下で200℃まで降温し、大気中で冷却した。 Thereafter, the temperature was maintained at 350 ° C. for 15 minutes to completely imidize the first, second, and third polyimide precursors, thereby forming first, second, and third polyimide resin layers. Thereafter, the temperature was lowered to 200 ° C. in a nitrogen atmosphere and cooled in the air.
そして、ロール状に巻き取られた状態でイミド化されたフィルムを解いて、最終的に、長尺状のフレキシブルプリント基板を得た。 Then, the imidized film was unwound while being wound up in a roll shape, and finally, a long flexible printed board was obtained.
実施例2〜実施例14及び比較例1
表3に示すように、ポリイミド樹脂層の種類や膜厚や残存揮発量を変化させた以外は、実施例1と同様にして、フレキシブルプリント基板を得た。
Examples 2 to 14 and Comparative Example 1
As shown in Table 3, a flexible printed circuit board was obtained in the same manner as in Example 1 except that the type, thickness, and residual volatilization amount of the polyimide resin layer were changed.
以上のようにして得られたフレキシブルプリント基板について、以下の評価試験を行い、その測定結果を表3及び表4に示した。 The following evaluation tests were performed on the flexible printed circuit boards obtained as described above, and the measurement results are shown in Tables 3 and 4.
評価試験の方法
(5)残存揮発量の測定
各ポリイミド前駆体層を塗工乾燥した毎に、形成された金属複合フィルムが含有する全揮発成分の百分率で表す。
Method of Evaluation Test (5) Measurement of Residual Volatility Each time each polyimide precursor layer was coated and dried, it was expressed as a percentage of the total volatile components contained in the formed metal composite film.
すなわち、乾燥した金属複合フィルムの重量をw0とし、イミド化して形成したフレキシブルプリント基板の重量をw1とし、イミド化後のフレキシブルプリント基板から金属箔をエッチングにより除去して得られる複合ポリイミドフィルムの重量をw2とすると、残存揮発量は、下記式(1)にて示される。 That is, the weight of the dried metal composite film is w0, the weight of the flexible printed board formed by imidization is w1, and the weight of the composite polyimide film obtained by removing the metal foil from the imidized flexible printed board by etching. Is defined as w2, the residual volatilization amount is represented by the following equation (1).
残存揮発量=(w0−w1)×100/{w0−(w1−w2)}・・(1)
よって、上記w0をポリイミド前駆体層を形成した毎にそれぞれ測定し、さらに上記ポリイミド前駆体層をイミド化させて上記w1、w2測定した。そして、測定したw0、w1、w2の値を上記式(1)に代入して、残存揮発量を求めた。
Residual volatilization amount = (w0−w1) × 100 / {w0− (w1−w2)} (1)
Therefore, the above w0 was measured each time the polyimide precursor layer was formed, and the w1 and w2 were measured by imidating the polyimide precursor layer. Then, the measured values of w0, w1, and w2 were substituted into the above equation (1) to determine the residual volatilization amount.
(6)接着強度の測定
各実施例のフレキシブルプリント基板をロール状に巻き戻し、巻外部、長手方向に約50mに位置する中間部及び巻芯部をサンプリングした。
(6) Measurement of Adhesive Strength The flexible printed circuit board of each example was rewound into a roll, and the outside of the winding, the intermediate portion and the core located at about 50 m in the longitudinal direction were sampled.
そして、巻外部、中間部及び巻芯部のそれぞれについて、各部分の銅箔を1.59mm幅にエッチングによって形成し、金属箔の引きはがし強さJIS C 6471に準じて、各銅箔を基板面とは90度の垂直方向に引き剥がすことにより接着強度を測定した。 Then, the copper foil of each portion is formed by etching to a width of 1.59 mm for each of the winding outside, the intermediate portion, and the core portion, and the copper foil is peeled off in accordance with JIS C6471. The adhesive strength was measured by peeling off the surface in the vertical direction at 90 degrees.
(7)寸法安定性(収縮率)の測定
片面銅張積層板の寸法安定性JIS C 6471に準じた方法に従った。詳しくは、各実施例のフレキシブルプリント基板の巻外部、中間部及び巻芯部の各部分について、210mm×210mmの大きさの標点をつけ、標点間の距離を測定する。その後、銅箔をエッチングにより除去して複合ポリイミドフィルムを作製し、この複合ポリイミドフィルムを乾燥してエッチング及び乾燥後の標点間の距離を測定し、フレキシブルプリント基板の標点間の距離との比率を計算して寸法安定性を求めた。更に、複合ポリイミドフィルムを280℃に10分間放置して加熱処理後の寸法安定性を同様にして測定した。
(7) Measurement of dimensional stability (shrinkage ratio) Dimensional stability of single-sided copper-clad laminate A method according to JIS C6471 was followed. Specifically, a mark having a size of 210 mm × 210 mm is attached to each part of the outside, the middle part, and the core of the flexible printed circuit board of each embodiment, and the distance between the mark is measured. Thereafter, the copper foil was removed by etching to produce a composite polyimide film, the composite polyimide film was dried, and the distance between the etched and dried marks was measured. The ratio was calculated to determine the dimensional stability. Furthermore, the composite polyimide film was left at 280 ° C. for 10 minutes, and the dimensional stability after the heat treatment was measured in the same manner.
(8)カールの測定
フレキシブルプリント基板を100mm×100mmの大きさに切断して試験片を作製し、この試験片を常温で所定時間放置した後に、下が凸の状態で水平な板の上に載せたときの四隅の高さの平均から曲率半径を算出した。また、試験片を260℃で所定時間放置した後に、同様にしてカールの曲率半径を算出した。
(8) Measurement of curl A flexible printed circuit board was cut into a size of 100 mm x 100 mm to prepare a test piece. The test piece was allowed to stand at room temperature for a predetermined time, and then placed on a horizontal plate in a convex state. The radius of curvature was calculated from the average of the heights of the four corners when mounted. After the test piece was left at 260 ° C. for a predetermined time, the radius of curvature of the curl was calculated in the same manner.
また、実施例のフレキシブルプリント基板の銅箔をエッチングにより除去して複合ポリイミドフィルムを作製し、各複合ポリイミドフィルムについて、上記の方法と同様にして常温及び260℃下で放置後のカールの曲率半径を算出した。 Moreover, the copper foil of the flexible printed circuit board of the example was removed by etching to prepare a composite polyimide film, and the curvature radius of the curl after leaving each composite polyimide film at room temperature and 260 ° C. in the same manner as described above. Was calculated.
以上の表4の結果から示されるように、ジイソシアネートにより部分イミド化された第1のポリイミド前駆体用ワニスを用いて第1のポリイミド樹脂層が形成されてなる実施例1〜実施例14は、銅箔との接着強度が非常に優れており、巻外部、中間部及び巻芯部における接着強度のばらつきも少ない。しかも、実施例1〜実施例14は、巻外部、中間部及び巻芯部において収縮率、即ち寸法安定性のばらつきが少ないことがわかった。 As shown from the results of Table 4 above, Examples 1 to 14 in which the first polyimide resin layer was formed using the first polyimide precursor varnish partially imidized with diisocyanate, The adhesive strength with the copper foil is very excellent, and the variation in the adhesive strength at the outside of the winding, the middle part and the core part is small. In addition, in Examples 1 to 14, it was found that the shrinkage ratio, that is, the dimensional stability variation was small in the outside of the winding, the intermediate portion, and the core.
一方、ジイソシアネートにより部分イミド化されたポリイミド前駆体用ワニスを用いていない比較例1は、銅箔との接着強度が劣っており、巻外部、中間部及び巻芯部において接着強度のばらつきが大きい。しかも、比較例1は、収縮率自体も大きく、寸法
安定性に劣っており、巻外部、中間部及び巻芯部において収縮率のばらつきも大きい。
On the other hand, Comparative Example 1, which did not use the polyimide precursor varnish partially imidized with diisocyanate, had poor adhesion strength with the copper foil, and had a large variation in adhesion strength at the outside of the winding, the middle part, and the core. . Moreover, in Comparative Example 1, the shrinkage rate itself was large, the dimensional stability was poor, and the variation in the shrinkage rate was large at the outside of the winding, in the middle part, and at the core.
また、実施例1〜実施例14は、比較例1よりもカールが小さく抑えられてい
ることがわかった。
Further, it was found that the curls of Examples 1 to 14 were suppressed to be smaller than that of Comparative Example 1.
以上の結果から、銅箔と接する第1のポリイミド樹脂層がジイソシアネートにより既に部分イミド化されたポリイミド前駆体をイミド化することにより形成されることにより、特に、銅箔との接着強度が向上され、また、巻外部、中間部及び巻芯部において接着強度のばらつきが少なくなって品質が極力均一化されるとともに、寸法安定性が向上することが判明した。しかも、カールを小さく抑えることも可能であることが判明した。 From the above results, the first polyimide resin layer in contact with the copper foil is formed by imidizing the polyimide precursor that has already been partially imidized with diisocyanate, and in particular, the adhesive strength with the copper foil is improved. In addition, it has been found that variations in the adhesive strength at the outside of the winding, the intermediate portion, and the winding core are reduced, the quality is made as uniform as possible, and the dimensional stability is improved. In addition, it has been found that curling can be suppressed.
なお、第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリイミド前駆体の仕込みイミド化率が80モル%である実施例14は、実際にはこのポリイミド前駆体用ワニスを塗工することができなかった。このことから、実施例1〜実施例13に示されるように、第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリアミック酸溶液の仕込みイミド化率は、10モル%〜70モル%であることが好ましいと判明した。 In Example 14, in which the charged imidation ratio of the polyimide precursor as the material of the first polyimide resin layer was 80 mol%, the varnish for the polyimide precursor could not actually be applied. From this, as shown in Examples 1 to 13, it is preferable that the charge imidation ratio of the polyamic acid solution, which is the material of the first polyimide resin layer, is 10 mol% to 70 mol%. found.
さらに、仕込みイミド化率が30モル%〜50モル%である実施例1〜実施例11は、仕込みイミド化率が上記の範囲外である実施例12及び実施例13よりも接着強度に優れていたり、またカールがより小さく抑えられている。このことから、第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリアミック酸溶液の仕込みイミド化率は、30モル%〜50モル%がより好ましいと判明した。 Furthermore, Examples 1 to 11 in which the charged imidization ratio is 30 mol% to 50 mol% are more excellent in the adhesive strength than Examples 12 and 13 in which the charged imidization ratio is out of the above range. And the curl is smaller. From this, it was found that the charging imidation ratio of the polyamic acid solution as the material of the first polyimide resin layer was more preferably 30 mol% to 50 mol%.
また、第1のポリイミド樹脂層上に形成される第2のポリイミド樹脂層の熱線膨張係数が30×10−6/K以上の実施例9、実施例10及び実施例11は、第2及び第3のポリイミド樹脂層の熱線膨張係数が30×10−6/K以下である実施例1〜実施例7と比較して、カールが大きい。このことから、第1のポリイミド樹脂層上に形成される第2のポリイミド樹脂層の熱線膨張係数が30×10−6/K以上であると、カールを抑制する効果が小さくなることがわかる。よって、第1のポリイミド樹脂層上に形成される第2のポリイミド樹脂層の熱線膨張係数は、30×10−6/K以下であることがカール抑制の点でより好ましいと判明した。 Further, the ninth, tenth, and eleventh embodiments in which the second polyimide resin layer formed on the first polyimide resin layer has a coefficient of linear thermal expansion of 30 × 10 −6 / K or more, The curl is larger as compared with Examples 1 to 7 in which the polyimide resin layer of No. 3 has a coefficient of linear thermal expansion of 30 × 10 −6 / K or less. From this, it is understood that when the coefficient of linear thermal expansion of the second polyimide resin layer formed on the first polyimide resin layer is 30 × 10 −6 / K or more, the effect of suppressing curling is reduced. Therefore, it was found that the coefficient of linear thermal expansion of the second polyimide resin layer formed on the first polyimide resin layer was more preferably 30 × 10 −6 / K or less from the viewpoint of curling suppression.
本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法は、導体に接する第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリイミド前駆体として、イミド化処理を施す前に予め部分イミド化された材料を用いるため、第1のポリイミド樹脂層の材料であるポリイミド前駆体がイミド化されることによる材料収縮を小さく抑えることができる。 In the method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention, the polyimide precursor which is a material of the first polyimide resin layer in contact with the conductor uses a material which has been partially imidized in advance before imidization. The material shrinkage due to the imidation of the polyimide precursor, which is the material of the polyimide resin layer, can be suppressed.
その結果、本発明に係るフレキシブルプリント基板の製造方法によれば、導体と第1のポリイミド樹脂層との接着強度が向上されて、しかも接着強度のばらつきが抑えられて品質が極力均一化されるとともに、カールが極力抑えられて平面性に優れた高品質なフレキシブルプリント基板を提供することができる。 As a result, according to the method for manufacturing a flexible printed circuit board according to the present invention, the bonding strength between the conductor and the first polyimide resin layer is improved, and the variation in the bonding strength is suppressed, so that the quality is made as uniform as possible. At the same time, it is possible to provide a high-quality flexible printed circuit board having excellent flatness by suppressing curling as much as possible.
1,20 フレキシブルプリント基板、 2 銅箔、3a,13a、 第1のポリイミド樹脂層、 3b,13b 第2のポリイミド系樹脂層、 13c 第3のポリイミド樹脂層 1,20 flexible printed circuit board, 2 copper foil, 3a, 13a, first polyimide resin layer, 3b, 13b second polyimide resin layer, 13c third polyimide resin layer
Claims (4)
上記第1のポリイミド前駆体層上に、酸無水物成分とアミン成分とが反応してなるポリアミック酸成分からなる第2のポリイミド前駆体用ワニスを塗工して第2のポリイミド前駆体層を形成して金属複合フィルムを作製する工程と、
上記金属複合フィルムに熱処理を施して第1のポリイミド前駆体層及び第2のポリイミド前駆体層をイミド化することにより、第1のポリイミド樹脂層及び第2のポリイミド樹脂層を形成する工程と
を有することを特徴とするフレキシブルプリント基板の製造方法。
On the first polyimide precursor layer, a second polyimide precursor varnish composed of a polyamic acid component formed by reacting an acid anhydride component and an amine component is applied to form a second polyimide precursor layer. Forming and forming a metal composite film;
Performing a heat treatment on the metal composite film to imidize the first polyimide precursor layer and the second polyimide precursor layer to form a first polyimide resin layer and a second polyimide resin layer. A method for manufacturing a flexible printed circuit board, comprising:
Before imidizing the first polyimide precursor layer and the second polyimide precursor layer, the first polyimide precursor layer and the second polyimide precursor layer are heated at a predetermined temperature that does not promote imidization of the first polyimide precursor layer. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of volatilizing a predetermined amount of the solvent from the polyimide precursor layer.
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